СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗОЛОТА И МЕДИ ИЗ СУЛЬФИДНОГО ЗОЛОТОМЕДНОГО ФЛОТОКОНЦЕНТРАТА Российский патент 2021 года по МПК C22B11/00 C22B15/00 C22B3/08 

Изобретение относится к химической и металлургической промышленности, в частности к области гидрометаллургии драгоценных металлов, и может быть использовано для извлечения золота и меди из сульфидного золотомедного флотоконцентрата.

Известны способы бактериального выщелачивания сульфидного минерального сырья (WO 0118269 А1 опублик. 15.03.2001 г.) и способ «BacTech» (AU 652231 В, опублик. 18.08.1994 г.).

Способ переработки руд с применением этих процессов включает рудоподготовку, обогащение (гравитационное с флотационным или только флотационное), биоокисление полученного концентрата, отделение бактериальных растворов от твердых остатков биоокисления, нейтрализацию растворов в две стадии с применением известняка на первой стадии, извести на второй стадии, сорбционное цианирование твердых продуктов биоокисления, десорбцию металлов и регенерацию сорбента, возвращаемого в процесс цианирования, электролиз золотосодержащего раствора-элюата и плавку катодных осадков с получением сплава золота и серебра - сплава Доре.

Данный способ требует адаптации микроорганизмов, которые чувствительны к мышьяку. При содержании мышьяка в растворе более 1 г/л замедляется образование Fe³⁺. Кроме того, биоокисление сульфидных минералов очень длительный процесс и для обеспечения высокой активности бактерий требуется поддержания постоянных температур (40-43°С) и значения рН среды в интервале 1,0-1,8.

Известен способ переработки сырья, содержащего драгоценные металлы и сульфиды (Патент 5071477 США, 10.12.1991). По известному способу сырье смешивают с водой или раствором серной кислоты концентрацией 5÷25 г/л, смесь обрабатывают в автоклаве с подачей кислорода при температуре 180÷225°С, с общим давлением 1,7÷3,0 МПа. Окисленную пульпу отмывают водой от серной кислоты, затем смешивают с активированным углем и подвергают выщелачиванию в растворе цианида натрия. Полученный уголь, насыщенный драгоценными металлами, отделяют от пульпы и перерабатывают известными методами с извлечением драгоценных металлов.

Недостатками способа-аналога являются высокие капитальные и эксплуатационные затраты, обусловленные использованием высокотехнологичного и дорогостоящего оборудования, и привлечению высококвалифицированного персонала.

Известен способ-аналог, предусматривающий извлечение цветных и драгоценных металлов из упорного минерального сырья. Метод включает в себя сверхтонкое измельчение до крупности P_{80 %} класса минус 20 мкм, выщелачивание минерального сырья раствором серной кислоты, с ионами трехвалентного железа при атмосферном давление, с барботажем кислородсодержащего газа в реактор открытого типа при температуре в плоть до точки кипения раствора. При этом по крайней мере часть кислоты и ионов трехвалентного железа образуются путем растворения пирита, а часть ионов двухвалентного железа, полученных при выщелачивании, подвергается повторному окислению в растворе, преобразуюсь в ионы трехвалентного железа (Патент WO 96/29439, 26.09.1996).

Недостатками способа-аналога являются низкое извлечение меди по причине недоокисления, высокий расход электроэнергии за счет использования в процессе выщелачивания только кислорода и высокого расхода цианида натрия при последующем цианировании из-за недоизвлечения меди при выщелачивании.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение извлечения золота, серебра и меди, а также снижение затрат на переработку упорного сырья, содержащего драгоценные металлы и сульфиды.

Поставленная задача решается за счет технического результата, который заключается в создании более благоприятных условий для извлечения драгоценных металлов при гидрометаллургической переработке.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе извлечения драгоценных металлов и меди из упорного сульфидного сырья, включающем сверхтонкое измельчение до крупности Р_80% класса минус 20 мкм или меньше, выщелачивание минерального сырья раствором серной кислоты с ионами трехвалентного железа при атмосферном давление и температуре, не приводящей к кипению раствора, согласно изобретению выщелачивание минерального сырья раствором серной кислоты проводят в две или три стадии, первую из которых осуществляют с барботажем воздуха, вторую с барботажем кислорода, третью при необходимости с барботажем воздуха.

Указанный технический результат достигается также тем, что выщелачивание минерального сырья раствором серной кислоты проводят таким образом, чтобы степень окисления сульфидов на первой стадии составляла до 25%, на второй стадии до 50% и при необходимости на третьей стадии до 85%.

Указанный технический результат достигается также тем, что выщелачивание раствором серной кислоты проводят в две стадии и при необходимости в три стадии при температуре 40÷105°С и продолжительности двух или трех стадий 2÷48 часов в реакторах открытого типа.

Сущность способа заключается в том, что выщелачивание упорного сульфидсодержащего сырья осуществляется в две стадии и при необходимости в три стадии. Данный метод выщелачивания позволяет существенно сократить потребление электроэнергии на процесс выщелачивания, так как на генерацию кислорода по расчетам необходимо в 3 раза больше энергии, нежели на то же количество воздуха при использовании компрессорного оборудования.

При окислении пирита в кислых растворах протекают две независимые реакции:

Далее происходит образование сероводорода:

Образование сероводорода протекает более интенсивно при окислении сульфидного сырья с продувкой кислородом. Образовавшийся сероводород взаимодействует с сульфатом меди с выпадением в осадок нерастворимого сульфида меди, что приводит к уменьшению извлечения меди в сернокислотные растворы за счет вторичного осаждения. При окислительном выщелачивании с продувкой воздухом выделение сероводорода резко уменьшается за счет низкой степени окисления пирита, что приводит к более высокому извлечению меди. Однако использование в качестве окислителя воздуха приводит к недостаточному окислению сульфидов и снижению извлечения золота при последующем цианировании. Ввиду этого проведение процесса в две, либо в три стадии с разделением процесса окисления с продувкой воздухом и кислородом является оправданным с точки зрения повышения извлечения меди и драгоценных металлов, со снижением потребления электроэнергии на процесс выщелачивания в сравнении с проведением выщелачивания в одну стадию.

В заявляемом способе параметры выщелачивания берутся в зависимости от химического состава перерабатываемого сырья. При низком содержании сульфидов (2÷3%) в сырье необходимая температура и продолжительность двух стадий может составлять, соответственно, 40÷90°С и 2÷8 часов. При высоком содержании сульфидов (более 20%) необходимая температура и продолжительность двух стадий может составлять, соответственно, 40÷90°С и 8÷48 часов.

Переработка медных сернокислотных растворов с получением товарной меди осуществляется известными способами.

Предлагаемый способ иллюстрируют следующие примеры.

Пример 1.

Исследованию подвергали сульфидный золотомедный флотоконцентрат №1, крупностью 80% класса -0,071 мм, содержащий 22,4 г/т золота. По минеральному составу указанный продукт на 29,4% представлен сульфидами, из которых 21,1 приходится на пирит, 5,4 - на теннантит, 1,7 - на халькопирит, 1,2 - на сфалерит.

Исследования направлены на определение оптимальных параметров предварительной обработки пульпы и их влияние на показатели извлечения меди в процессе окислительного выщелачивания и извлечения золота при последующем цианировании.

Концентрат измельчали в бисерной мельнице до крупности 80% 40, 20 и 10 мкм. Затем пульпу окисляли 24 ч с барботажем кислородом и воздухом, концентрация серной кислоты составила 100 г/л, температура 90-95°С (таблица 1).

На оптимальной крупности измельчения P_{80 %} -20 мкм определяли оптимальную продолжительность процесса 1 стадии окисления низкотемпературного атмосферного окисления с барботажем воздухом (по заявляемому способу), концентрация серной кислоты составляла 100 г/л, температура 90-95°С (таблица 2).

Оптимальная продолжительность 1 стадии при барботаже воздухом составила 8 ч, так как в данный промежуток времени скорость выщелачивания меди являлась наибольшей и после 8 часов она значительно снижается. Степень окисления сульфидов при оптимальной продолжительности составляет 20,7%, извлечение меди - 80,2%, золота - 83,5%, расход NaCN составил 10,3 кг/т и дальнейшее увеличение продолжительности не приводит к значительному улучшению показателей процесса.

Для выявления оптимальной продолжительности второй стадии, первую стадию проводили с барботажем воздухом при продолжительности 8 часов в оптимальных условиях, а далее в пульпу барботировали кислород при температуре 90-95°С (таблица 3).

Оптимальная продолжительность 2 стадии составила 2 ч, при этом степень окисления сульфидов составляет 21,8%, дальнейшее увеличение продолжительности процесса не приводит к значительному повышению динамики извлечения меди и золота. Извлечение меди находится на уровне 83,1%, золота 93,4%, расход NaCN - 9,9 кг/т.

С целью выявления оптимальной температуры двух стадиального низкотемпературного атмосферного окисления провели серию опытов в две стадии окисления в диапазоне температур от 25-95°С (таблица 4).

Анализ полученных данных показал, что для максимального извлечения меди, золота и уменьшение расхода цианида необходимо окисление проводить в две стадии, при продолжительности 1 стадии 8 ч, второй 2 ч, температура процесса должна находится в диапазоне 90-95°С. При снижении температуры процесса оптимальные показатели извлечения ценных компонентов можно достигнуть за более продолжительное время обоих стадий.

Пример 2.

Исследованию подвергали сульфидный золотомедный флотоконцентрат №2, крупностью 80% класса -0,071 мм, содержащий 53,0 г/т золота. По минеральному составу указанный продукт на 91,5% представлен сульфидами, из которых 6,0 приходится на пирит, 80,0 - на халькопирит, 4,0 - на сфалерит, 1,5 - на арсенопирит.

Условия проведенных исследований выбирали с использованием результатов, полученных в примере №1 и с корректированных с учетом химического состава флотоконцентрата (содержания сульфидов): крупность измельчения P_{80 %} - 20 мкм, концентрация серной кислоты - 100 г/л, температура - 95°С, продолжительность первой стадии с продувкой воздухом - 12 часов, продолжительность второй стадии с продувкой кислородом - 2 часа. В процессе второй стадии окисления происходило переосаждение меди за счет образующегося в ходе окисления сероводорода. Ввиду этого для доизвлечения меди и снижения расхода цианида провели 3 стадию окисления с барботажем пульпы воздухом при продолжительности 8 ч (таблица 5).

Результаты исследований показали, что для максимального извлечения меди, золота и снижения расхода цианида при переработке флотоконцентрата №2 необходимо низкотемпературное атмосферное окисление проводить в три стадии, при продолжительности 1 стадии 8 ч, второй 2 часа, третей 8 часов. При этом степень окисления сульфидов - 82%, извлечение меди - 91,4%, золота - 93,3%, расход цианида составил 10,3 кг/т.

Изобретение относится к области гидрометаллургии драгоценных металлов и может быть использовано для извлечения золота и меди из сульфидного золотомедного флотоконцентрата. Способ включает тонкое измельчение до крупности P_80% класса минус 20 мкм или меньше, выщелачивание минерального сырья раствором серной кислоты при атмосферном давлении с барботажем кислородсодержащего газа в реакторе открытого типа при температуре, не приводящей к кипению раствора. Выщелачивание сульфидного золотомедного флотоконцентрата раствором серной кислоты проводят в две стадии при температуре 40-105°С и продолжительности стадий 2-48 ч. Первую стадию выщелачивания проводят с барботажем воздуха до степени окисления сульфидов 1-25%, а вторую стадию выщелачивания проводят с барботажем кислорода до степени окисления сульфидов 1-50%. Изобретение позволяет повысить извлечение золота и меди, а также снизить расход цианида при переработке флотоконцентрата, а также снизить затраты на его переработку. 2 з.п. ф-лы, 5 табл., 2 пр.

1. Способ извлечения золота и меди из сульфидного золотомедного флотоконцентрата, включающий тонкое измельчение до крупности P_80% класса минус 20 мкм или меньше, выщелачивание минерального сырья раствором серной кислоты при атмосферном давлении с барботажем кислородсодержащего газа в реакторе открытого типа при температуре, не приводящей к кипению раствора, отличающийся тем, что выщелачивание сульфидного золотомедного флотоконцентрата раствором серной кислоты проводят в две стадии при температуре 40-105°С и продолжительности стадий 2-48 ч, причем первую стадию выщелачивания проводят с барботажем воздуха до степени окисления сульфидов 1-25%, а вторую стадию выщелачивания проводят с барботажем кислорода до степени окисления сульфидов 1-50%.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в случае недоокисления сульфидов на первых двух стадиях выщелачивания проводят третью стадию выщелачивания раствором серной кислоты.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что третью стадию выщелачивания раствором серной кислоты проводят до степени окисления сульфидов 1-85%.